Сборник задач по строительным конструкциям
В подписке
Основная коллекция
Тематика:
Строительные конструкции
Издательство:
НИЦ ИНФРА-М
Автор:
Павлова Ангелина Ивановна
Год издания: 2005
Кол-во страниц: 149
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
Среднее профессиональное образование
ISBN: 5-16-002222-8
Артикул: 060860.01.01
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- Среднее профессиональное образование
- 08.02.01: Строительство и эксплуатация зданий и сооружений
- 08.02.02: Строительство и эксплуатация инженерных сооружений
- 08.02.03: Производство неметаллических строительных изделий и конструкций
ГРНТИ:
Скопировать запись
Сборник задач по строительным конструкциям, 2024, 060860.19.01
Сборник задач по строительным конструкциям, 2019, 060860.11.01
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Москва ИНФРА-М 2005 СБОРНИК ЗАДАЧ ПО СТРОИТЕЛЬНЫМ КОНСТРУКЦИЯМ А.И. ПАВЛОВА СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Допущено Государственным комитетом Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу в качестве учебного пособия для студентов средних специальных учебных заведений, обучающихся по специальности 2902 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений»
УДК 624.01(076) ББК 38.5я723 П 12 Р е ц е н з е н т ы : зав. кафедрой, профессор Белгородского государственного технологического университета И.А. Дегтев преподаватель Тверского технологического колледжа Н.В. Героева Павлова А.И. Сборник задач по строительным конструкциям. — М.: ИНФРА-М, 2005. — 149 с. — (Среднее профессиональное образование). ISBN 5-16-002222-8 В учебном пособии содержатся задачи по расчету конструкций, выполненных из металла, железобетона, дерева и др. Представлены примеры расчетов некоторых конструкций. Учебное пособие предназначено для студентов средних специальных учебных заведенияй, обучающихся по специальности 2902 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений». ББК 38.5я723 П 12 © Павлова А.И., 2005 ISBN 5-16-002222-8
СОДЕРЖАНИЕ Предисловие......................................................................................6 Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ОСНОВАНИЙ................................................................................7 Задание 1.1 ...................................................................................7 Задание 1.2 ...................................................................................8 Задание 1.3 ...................................................................................9 Раздел 2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ..............................................13 Тема 2.1. Расчет элементов стальных конструкций..............13 Задание 2.1 ...................................................................................13 Задание 2.2 ...................................................................................15 Тема 2.2. Соединения в стальных конструкциях....................16 Задание 2.3 ...................................................................................17 Задание 2.4 ...................................................................................19 Задание 2.5 ...................................................................................22 Тема 2.3. Балки и балочные клетки.........................................24 Задание 2.6 ...................................................................................31 Тема 2.4. Стропильные и подстропильные фермы...............34 Задание 2.7 ...................................................................................34 Тема 2.5. Колонны..................................................................36 Задание 2.8 ...................................................................................37 Тема 2.6. Пример расчета элементов нормальной балочной клетки.........................................................38
Раздел 3. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.........................................57 Тема 3.1. Общие сведения о физико-механических свойствах бетона, арматуры и железобетона.......57 Задание 3.1 ...................................................................................59 Тема 3.2. Изгибаемые элементы.............................................60 Задание 3.2 ...................................................................................61 Задание 3.3 ...................................................................................62 Задание 3.4 ...................................................................................65 Задание 3.5 ...................................................................................68 Задание 3.6 ...................................................................................72 Тема 3.3. Сжатые элементы.....................................................73 Задание 3.7 ...................................................................................78 Задание 3.8 ...................................................................................78 Тема 3.4. Некоторые сведения о предварительном напряжении.....................................................79 Задание 3.9 ...................................................................................84 Тема 3.5. Расчет по предельным состояниям второй группы............................................................85 Задание 3.10 .................................................................................92 Тема 3.6. Плоские и ребристые перекрытия.........................93 Тема 3.7. Фундаменты........................................................106 Задание 3.11 ...............................................................................110 Раздел 4. КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС............................112 Тема 4.1. Основные формулы для расчета элементов деревянных конструкций по первой и второй группам предельных состояний............................................нет Задание 4.1 .................................................................................118 Тема 4.2. Соединения на цилиндрических нагелях............120 Задание 4.2 .................................................................................122
Раздел 5. КАМЕННЫЕ И АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ..................129 Тема 5.1. Расчет элементов неармированных каменных конструкций...........................................129 Задание 5.1 .................................................................................133 Тема 5.2. Расчет армированной кладки................................134 Задание 5.2 .................................................................................138 Раздел 6. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ.......................................140 Тема 6.1. Расчет оснований...................................................140 Задание 6.1 .................................................................................141 Тема 6.2. Определение осадки основания..........................142 Задание 6.2 .................................................................................145 Тема 6.3. Свайные фундаменты............................................145 Задание 6.3 .................................................................................146 Список литературы..............................................................................148
ПРЕДИСЛОВИЕ Сборник задач по строительным конструкциям составлен согласно программе предмета «Строительные конструкции» специальности 2902 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений» и предназначен для проведения практических занятий в средних специальных учебных заведениях строительного профиля. Для удобства пользования сборником задания в нем расположены по типам конструкций: металлические, железобетонные, деревянные, каменные и армокаменные, основания и фундаменты. В каждом разделе приведены краткие сведения о расчете конструкций и даны основные расчетные формулы. Таблицы, необходимые для выполнения расчетов, взяты из соответствующих СНиПов. Представлены примеры расчетов некоторых конструкций, которые помогут студентам при выполнении практических заданий.
Раздел 1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ОСНОВАНИЙ Тема 1.1 ОСНОВЫ РАСЧЕТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 1.1.1. Сбор нагрузок на 1 м2 грузовой площади несущих конструкций; qn (кН/м2), q (кН/м2) (сборные плиты покрытия, перекрытия, а также покрытия и перекрытия в монолитном исполнении): qn (кН/м2) = t (м) × ρ (кН/м3); q (кН/м2) = qn × γf , где t — толщина слоя; ρ — плотность материала слоя. Собственный вес типовых конструкций и изделий, временные нагрузки на перекрытия, снеговые, ветровые и ряд других принимаются по СНиП 2.01.07. Нагрузку на перекрытие от перегородок можно принять равномерно распределенной, но не менее 0,75 кН/м2. Задание 1.1 1.1. Выполнить сбор нормативных и расчетных нагрузок на 1 м2 покрытий следующих составов: 1) — защитный слой из гравия — 15 мм; — 3 слоя рубероида; — керамзит tcp = 40 мм; — пароизоляция, 1 слой толя; — железобетонная ребристая плита 3 х 6 м; — I район по снеговому покрову. 2) — 4 слоя рубероида; — асфальтобетон литой — 20 мм; — плиты из ячеистого бетона — 100 мм; — пароизоляция — 0,02 кН/м2; — железобетонная многопустотная плита, h = 160 мм; — III район по снеговому покрову.
3) — защитный слой гравия — 12 мм; — 4 слоя рубероида; — цементно-песчаная стяжка — 15 мм; — плиты из керамзитобетона — 70 мм; — 1 слой рубероида; — железобетонная многопустотная плита покрытия, h = 220 мм; — II район по снеговому покрову. 4) — 3 слоя рубероида на битумной мастике; — литой асфальтобетон — 30 мм; — гранулированные шлаки tср = 60 мм; — железобетонная ребристая плита 1,5 х 12 м; — IV район по снеговому покрову. 5) — защитный слой из мраморной крошки — 10 мм; — 4 слоя рубероида на мастике; — цементно-песчаная стяжка; — шлакобетон tср = 35 мм; — 1 слой пергамина на мастике; — железобетонная плоская плита, h = 100 мм; — III район по снеговому покрову. Задание 1.2. 1.2.1. Выполнить сбор нормативных и расчетных нагрузок на 1 м2 перекрытий: 1) — линолеум — 6 мм; — черный пол из досок — 25 мм; — лаги 40 х 70 через 300 мм; — прокладки под лаги из пергамина 100 х 2 мм; — минеральная вата — 30 мм; — железобетонная многопустотная плита, h = 160 мм; (жилой дом). 2) — поливинилхлоридная плитка — 4 мм; — цементно-песчаный раствор — 200 мм; — 2 слоя толя на битумной мастике; — монолитное перекрытие из железобетона — 60 мм; (архив). 3) — паркет дубовый — 19 мм; — битумная мастика — 2 мм; — цементно-песчаная стяжка — 10 мм; — керамзитобетон — 25 мм; — железобетонная многопустотная плита, h = 220 мм; (читальный зал). 4) — дощатый пол — 29 мм; — лаги 50 х 60 мм через 400 мм;
— прокладки под лаги из рубероида 100 х 2,5 мм; — железобетонная плоская плита — 120 мм; (общежитие). 5) — керамическая плитка — 8 мм; — цементно-песчаная стяжка — 15 мм; — шлакобетон — 20 мм; — битумная мастика — 3 мм; — железобетонная многопустотная плита, h = 220 мм; (торговый зал). 1.2.2. Сбор нагрузок на 1 пм грузовой площади несущей конструкции и на всю грузовую площадь. Сбор нагрузок на 1 пм грузовой площади выполняется при расчете изгибаемых элементов: балок, ферм, плит, перемычек и т.д. q кН/м = q кН/м2 × В (м), где В — ширина грузовой площади конструкции (для плит покрытия и перекрытия; В — номинальная ширина плиты, для линейных элементов; В — расстояние между элементами в осях); для учета собственного веса балок из железобетона предварительно назначают их размеры сечения: h = (1/8...1/15)l; b = (0,4...0,5)h. Вес 1 м2 стальной фермы можно принять q кН/м2 = k × L , где k — коэффициент, принимается равным k = 0,006...0,01; L — пролет фермы. Вес 1 пм конструкций из древесины можно в предварительных расчетах не учитывать. Если известен вес всей конструкции, то вес 1 пм можно определить делением веса конструкции на длину пролета конструкции: q кН/м = G кН/ L (м). Задание 1.3 1) Определить нагрузку на 1 пм ленточного фундамента под наружную стену жилого дома. Расстояние между несущими стенами а = 6,3 м, постоянная нагрузка от перекрытия g1 = 4,2 кН/м2, от покрытия g2 = 3,6 кН/м2. Здание трехэтажное, высота этажа — 3 м. Стены из обыкновенного кирпича (ρ = 18 кН/м3) толщиной 64 см. Строительство ведется в III районе по снеговому покрову.
2) Расстояние между стальными стропильными фермами а = 12 м, пролет L = 24 м. Нагрузка от покрытия, включая временные q = = 4,3 кН/м2. Определить нагрузку P, если расстояние между узлами фермы d = 3 м. 3) Определить нагрузку на 1 пм железобетонного ригеля прямоугольного сечения, пролет L = 9 м, шаг ригелей а = 6 м. Нагрузка от перекрытия, включая временные, q = 5,6 кН/м2. 4) Собрать нагрузку на 1 пм стропильной ноги сечением 75 х х 120 мм. Шаг стропильных ног а = 2,4 м, угол наклона стропил α = 30°. Кровля из асбестоцементных листов 0,15 кН/м2, закрепленных на обрешетке сечением 50 х 50 мм с шагом 300 мм. Порода древесины — сосна. 5) Для проверки прочности внутренней несущей стены толщиной 38 см из обыкновенного глиняного кирпича собрать нагрузку на 1 м длины стены, если нагрузка от покрытия, включая временные, составляет q1 = 4,2 кН/м2, от перекрытия, включая временные, — q2 = 6,4 кН/м2. Здание — 6 этажей, высота этажа H = 4,2 м. 6) Собрать нагрузку на среднюю колонну пятиэтажного здания. Сетка колонн l1 х l2 = 5 x 6 м. Нагрузка от покрытия, включая временные, — 3,6 кН/м2, от перекрытия, включая временные, — 4,6 кН/м2. Колонна сечением b x h = 30 х 30 см, высота этажа H = 3,6 м. Все элементы каркаса из железобетона. Ригель пролетом L = l2 = 6 м. 7) Определить величину ветровой нагрузки (III район по скоростному напору ветра) на наружную стену здания высотой 18 м. Высота этажа H = 3 м. 8) Выполнить сбор нагрузок на несущие конструкции трехэтажного здания с неполным каркасом. Сетка колонн l1 x l2 = 6 x 6 м, сечение колонн bc x hc = 40 х 40 см, высота этажа H = 3 м, ригели прямоугольного сечения. Назначение здания — библиотека. II район по снеговому покрову. Состав покрытия: — 4 слоя рубероида на битумной мастике; — цементно-песчаная стяжка — 25 мм; — плиты из легкого бетона (ρ = 500 кН/м3) — 80 мм; — пароизоляция — 0,02 кН/м2; — многопустотная железобетонная плита толщиной 220 мм. Состав перекрытия: — паркет — 21 мм; — цементно-песчаная стяжка — 20 мм; — керамзит — 35 мм (ρ = 800 кН/м2); — битумная мастика — 3 мм; — многопустотная железобетонная плита — 220 мм.
Таблица 1.1 Временные нормативные равномерно распределенные нагрузки на перекрытия Здания и помещения полное пониженное 1. Квартиры жилых зданий; спальные помеще1,5 (150) 0,3 (30) ния детских дошкольных учреждений и школинтернатов; жилые помещения домов отдыха и пансионатов, общежитий и гостиниц; палаты больниц и санаториев; террасы 2. Служебные помещения административного, 2,0 (200) 0,7 (70) инженерно-технического, научного персонала организаций и учреждений; классные помещения учреждений просвещения; бытовые помещения (гардеробные, душевые, умывальные, уборные) промышленных предприятий и общественных зданий и сооружений 3. Кабинеты и лаборатории учреждений здраНе менее Не менее воохранения; лаборатории учреждений про2,0 (200) 1,0 (100) свещения, науки; помещения электронновычислительных машин; кухни общественных зданий; технические этажи; подвальные помещения 4. Залы: а) читальные 2,0 (200) 0,7 (70) б) обеденные (в кафе, ресторанах, столовых) 3,0 (300) 1,0 (100) в) собраний и совещаний, ожидания, зри4,0 (400) 1,4 (140) тельные и концертные, спортивные г) торговые, выставочные и экспозиционные Не менее Не менее 4,0 (400) 1,4 (140) 5. Книгохранилища; архивы Не менее Не менее 5,0 (500) 5,0 (500) 6. Сцены зрелищных предприятий Не менее Не менее 5,0 (500) 1,8 (180) 7. Трибуны: а) с закрепленными сиденьями 4,0 (400) 1,4 (140) б) для стоящих зрителей 5,0 (500) 1,8 (180) 8. Чердачные помещения 0,7 (70) — 9. Покрытия на участках: а) с возможным скоплением людей (выходя4,0 (400) 1,4 (140) щих из производственных помещений, залов, аудиторий и т.п.) Нормативные значения нагрузок, р, кПа (кгс/м2)
Окончание табл. 1.1 Примечания: 1. Нагрузки, указанные в поз. 8, следует учитывать на площади, не занятой оборудованием и материалами. 2. Нагрузки, указанные в поз. 9, следует учитывать без снеговой нагрузки. Здания и помещения полное пониженное б) используемых для отдыха 1,5 (150) 0,5 (50) в) прочих 0,5 (50) — 10. Балконы (лоджии) с учетом нагрузки: а) полосовой равномерной на участке ши4,0 (400) 1,4 (140) риной 0,8 м вдоль ограждения балкона (лоджии) б) сплошной равномерной на площади бал2,0 (200) 0,7 (70) кона (лоджии), воздействие которой не благоприятнее, чем определяемое по поз. 10а 11. Участки обслуживания и ремонта оборудоваНе менее ния в производственных помещениях 1,5 (150) — 12. Вестибюли, фойе, коридоры, лестницы (с относящимися к ним проходами), примыкающие к помещениям, указанным в позициях: а) 1, 2 и 3 3,0 (300) 1,0 (100) б) 4, 5, 6 и 11 4,0 (400) 1,4 (140) в) 7 5,0 (500) 1,8 (180) 13. Перроны вокзалов 4,0 (400) 1,4 (140) 14. Помещения для скота: мелкого Не менее 0,7 (70) 2,0 (200) крупного Не менее Не менее 5,0 (500) 1,8 (180) Нормативные значения нагрузок, р, кПа (кгс/м2)
Раздел 2 МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ Тема 2.1. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ 2.1.1. Центрально-растянутые элементы Условие прочности N / An ≤ Ry γc , где γc — коэффициент условия работы. 2.1.2. Центрально-сжатые элементы Условие устойчивости N / ϕ A ≤ Ry γc , где ϕ — коэффициент продольного изгиба, учитывающий снижение несущей способности гибкого элемента; зависит от гибкости элемента λ = lef / i и расчетного сопротивления стали (табл. 72 СНиП II-23). lef — расчетная длина элемента (табл. 11, 12, 13, 14, 16, 17 СНиП II-23). Для колонн (стоек) lef = μl, l — длина колонны, отдельного ее участка или высота этажа; μ — коэффициент расчетной длины, зависит от условий закрепления на опорах и вида нагрузки. Для предварительных расчетов коэффициент ϕ принимается в пределах ϕ = 0,5...0,9; для поясов ферм, опорных подкосов и колонн — в пределах ϕ = 0,7...0,9, для прочих элементов ϕ = = 0,5...0,6. Задание 2.1 1) Подобрать сечения растянутых элементов из прокатных профилей (табл. 2.1). 2) Проверить прочность растянутых элементов из прокатных профилей (при необходимости размеры сечений увеличить) (табл. 2.2). 3) Подобрать сечение и проверить устойчивость сжатых элементов относительно оси х-х (ϕ → λx = lef / ix ) (табл. 2.3). (2.1) (2.2)